фхоминт_1 / 1.2 / Ионно-плазм. методы

ИОННОЕ ТРАВЛЕНИЕ

Схема диодной ВЧ системы ионного травления

1 – мишень; 2 – анод; 3 – экран; 4 – образцы для травления; 5 – согласующее устройство; 6 – ВЧ-генератор.

ИОННОЕ ТРАВЛЕНИЕ ПРИМЕНЯЕТСЯ

ДЛЯ:

Ионное травление обладает наибольшей эффективностью из известных способов очистки

материалов).

Физический механизм удаления материалов позволяет применять процесс для любых материалов (металлы, полупроводники и т.п.), поэтому отпадает необходимость разработки специальных травителей для существующих и перспективных материалов в электронике и микроэлектронике.

После ионного травления не нужны вспомогательные операции очистки, промывки и сушки образцов. Процесс ионного травления проводят в вакуумных

камерах, что обеспечивает необходимую стерильность,

предотвращает загрязнения

23

При ионном травлении можно обеспечить такой режим, при котором ионы бомбардируют материал перпендикулярно к его поверхности. Это исключает подтравливание под маской,

способствует получению чётких и резко очерченных краёв элементов микроэлектронных приборов, снижает требования к высокой адгезии маскирующих материалов, минимизирует

размер, задаваемый маской.

Фигуры травления получаются с

вертикальными стенками и с большими отношениями глубины и ширины.

24

НЕДОСТАТКИ ИОННОГО ТРАВЛЕНИЯ

малая скорость процесса травления, потому что применяемые для маскирования рабочих поверхностей материалы фоторезистивных масок не допускают нагрева выше температуры 500K

высокоэнергичные заряженные частицы могут создавать в полупроводниковых структурах, например, радиационные эффекты (МОП структуры особенно к этому чувствительны)

низкая селективность при одновременном травлении нескольких материалов, поскольку большинство из них имеет близкие по значению коэффициенты распыления, а следовательно, и скорость травления. Поэтому для селективного травления последовательно применяют разные маски, следовательно это вызывает усложнение процесса. Фоторезист при этом приходится наносить значительной толщины, что уменьшает разрешающую способность метода.

25

ПЛАЗМО-ХИМИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ

В ОПЕРАЦИИ ИСПОЛЬЗУЮТ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЁВ МАТЕРИАЛА

РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ИОНАМИ

И РАДИКАЛАМИ АКТИВНОГО ГАЗА ИЛИ ПАРА И

АТОМАМИ ИЛИ МОЛЕКУЛАМИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ, С ОБРАЗОВАНИЕМ ЛЕТУЧИХ СТАБИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

26

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СРЕДЫ, В КОТОРУЮ ПОМЕЩАЮТ ОБРАЗЦЫ ИЛИ ДЕТАЛИ, ПЛАЗМО-ХИМИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ ПОДРАЗДЕЛЯЮТ НА ДВА ПРОЦЕССА

Плазмо-химическое травление

27

ПЛАЗМО-ХИМИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ

Плазменное травление, когда образцы помещают в газоразрядную плазму химически активных газов

Радикальное травление, когда образцы помещают в вакуумную камеру, отделённую от газоразрядной химически активной плазмы перфорированными металлическими экранами или электромагнитными (магнитными) полями.

Травление осуществляется незаряженными химически активными частицами (свободными атомами или радикалами), поступающими из газоразрядной плазмы. Этими методами можно травить даже биологические образцы.

28

Установка

плазмохимической обработки пластин (Япония)

32

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ЖИДКОСТНОМ И ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОМ ТРАВЛЕНИИ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ

а, б – нанесение оксидной пленки затвора, кремниевой поликристаллической пленки и слоя двуокиси кремния (для ПХТ слой двуокиси кремния не требуется),

в, г – нанесение фоторезиста, его экспонирование и проявление,

д – травление слоя двуокиси кремния в буферном растворе плавиковой кислоты

ж – удаление фоторезиста

е, з – при ПХТ операции не выполняются

и, к – травление поликристаллического кремния в кислотном травителе и в плазме фреона

л, м – удаление слоя двуокиси кремния и фоторезиста в плазме кислорода

 1 – слой двуокиси кремния  2 – поликристаллический кремний  3 – кремниевая подложка

4 - фоторезист

33